SU955299A1 - Устройство дл передачи электрических сигналов от вращающегос объекта на неподвижный - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГМАЛОВ ОТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА НА НЕПОДВИЖНЫЙ 1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  передачи малых значений ЭДС от вращающегос  объекта на неподвижный при высоких скорост х вращени  в широком диапазоне скорости изменени  температуры обоих объек- 5 тов и при посто нно действующих знакопеременных механических усили х, направленных как по оси вращени , так и по ос м, перпендикул рным оси вращени  вращающегос  объекта.,Q

Известно устройство дл  передачи электрических сигналов от вращающегос  объекта на неподвижный, содержащее концентрично расположенные жесткие токопровод щие кольца, между которыми установлены 15 с напр жением токопровод щие упругие кольца, внутри которых расположены с зазором жесткие ограничительные кольца I.

Недостатком устройства  вл етс  то, что необходима  суммарна  площадь элект- 2о рического контакта достигаетс  установкой с н-апр жением и посто нной деформацией упругих токопровод щих элементов (колец). Это обуславливает ненадежность устройства так как выход из стро  хот  бы одного из

упругих элементов вли ет на качество передачи электрических сигналов.

Кроме того, наличие посто нно деформированных элементов ограничивает возможность использовани  устройства даже при относительно невысоких (до 100 об/мин) скорост х вращени  вращающегос  объекта из-за недолговечности конструкции, так как вследствие усталости материала упругий элемент разрущитс .

Известно также устройство дл  передачи электрических сигналов от вращающегос  объекта на неподвижный, содержащее концентрически расположенные жесткие токопровод щие кольца и размещенное между ними упругое кольцо. Между упругим и одним из жестких колец установлены с напр жением тела качени , а между упругими и другим жестким кольцом размещена токопровод ща  гофрированна  лента 2.

Устройство характеризуетс  описанными выще недостатками.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  передачи электрической энергии от неподвижного объекта на вращающийс , содержащее роликовый радиальный подщипник качени , обоймы которого электрически св заны с этими объектами при помощи тоководов и цилиндрических контактных элементов, расположенных на цилиндрической поверхности подшипника, а изол ционные прокладки, обеспечивающие также механическую св зь обойм подщипника с объектами, выполнены в форме цилиндрических втулок и расположены между контактными элементами и объектами.

Передача электрического сигнала по цени одной фазы источника ничани  от неподвижного объекта на вращающийс  осущестл етс  при помощи токоподвод щего проводника , подсоединенного к клемме цилиндрического контактного элемента, расположенного на цилиндрической поверхности неподвижной обоймы подшипника, собственно неподвижной обоймы подшипника (наружной или внутренней в зависимости от св зи с объектом), суммарного контакта поверхностей беговых дорожек обеих обойм подшипника с поверхност ми тел качени  (роликами), другой, вращающейс  обоймы подшипника, цилиндрического контактного элемента, расположенного на цилиндрической поверхности вращающейс  обоймы подшипника , к клемме которого подсоединен токоотвод щий проводник, св занный с вращающимс  объектом.

При этом надежность и посто нство электрического контакта поверхностей беговых дорожек обеих обойм подщипника с поверхност ми тел качени  (роликами), необходимого дл  передачи электрической энергии, обеспечиваетс  наличием достаточного количества тел качени  (роликов) подщипника . Кроме того, применение в качестве рабочего элемента радиального роликового подшипника каченн  позвол ет использовать токопередающее устройство дл  передачи электрической энергии от неподвижного объекта на вращающийс  при высоких скорост х вращени . Конструктивное исполнение (отсутствие нагруженных или сдеформированных деталей) обеспечивает достаточную надежность и необходимую долговечность устройства 3.

Однако из-за непредусмотренной конструкцией возможности резкого изменени  геометрических размеров деталей устройства , вызванного изменением температуры каждого из объектов, происходит либо потер  надежного электрического контакта цилиндрических контактных элементов с цилиндрической поверхностью обойм подщипника , либо возникновение значительного напр женного состо ни  в отдельных детал х устройства, либо то и другое вместе, что зависит от скорости изменени  температуры обоих объектов (или одного из них) и приводит к ухудшению условий передачи электрических сигналов и преждевременному износу деталей устройства.

Другим недостатком устройства  вл етс  отсутствие необходимых степеней свободы

конструкции, так как одновременное знакопеременное перемещение или поворот одногв из объектов относительно другого вызывает ужесточение условий работы дета-лей роликового радиального подшипника и его преждевременный износ вследствие нерасчетных условий эксплуатации роликового радиального подщипника качени .

Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства в широком диапазоне скоростей изменени  температуры обоих объектов за счет увеличени  количества степеней свободы конструкции при одновременном расщирении области применени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  передачи электрических сигналов от вращающегос  объекта на неподвижный , содержащее радиальный подщипник качени , механически св занный своими обоймами с объектами и электрически св занный обоймами с объектами через цилиндрические контактные элементы, отделенные от объектов изол ционными втулками, снабжено прижимным элементом в виде цилиндрических спиральных пружин, которые размещены между направл ющими конусами, которые выполнены на цилиндрических контактных элементах, и изол ционными втулками , которые выполнены из термоустойчивого материала, снабжены термокомпенсационными зазорами по образующей поверхности и имеют углублени  дл  фиксации пружин прижимного элемента, а радиальный

0 подшипник качени  выполнен шариковым многор дным.

На фиг. 1 представлено устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 показан вид по стрелке А на фиг. 1.

Устройство дл  передачи ЭДС термопары от вращающегос  объекта (в данном случае вала) на измерительный прибор по одной фазе электрической цепи содержит шариковый многор дный радиальный подшипник I качени , между внутренней обоймой 2

0 подщипника и валом 3 распсЛюжены цилиндрический контактный элемент 4, токовод 5, прижимное устройство 6 и термоизол ционна  втулка 7, между наружной обоймой 8 поди1ипника и неподвижным объектом 9 расположены цилиндрический контактный элемент 10, токовод 11, прижимное устройство в виде цилиндрических спиральных пружин 12 и термоизол ционна  втулка 13, на поверхности вала 3 укреплена термопара 14, котора  при помощи компенсационных проводов 15 и 16 подключена к измерительному прибору. В термоизол ционных втулках 7 и 13, выполненных из термоустойчивого материала , имеютс  специальные углублени  17 дл  фиксации пружин 6 и 12, на поверхност х цилиндрических контактных элементов 4 и 10 укреплены направл ющие конуса 18. Втулки 7 снабжены термокомпенсационными зазорами 19 по образующей поверхности (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

ЭДС термопары 14 по компенсационному проводу 15 подводитс  на токовод 5 и через контактный элемент 4 попадает на внутреннюю (Б данном случае вращающуюс ) обойму 2 подщипника 1. Далее через суммарный контакт щариков с беговыми дорожками обойм подшипника ЭДС термопары передаетс  на наружную (неподвижную) обойму 8 подшипника, откуда при помощи конт актного элемента 10, токовода 11 и компенсационного провода 16, передаетс  на измерительный прибор.

Термоизол ционные втулки, выполненные в данном случае из пористого керамического материала, обеспечивают надежную термо- и электроизол цию деталей устройства .

При необходимости использовани  токопередающего устройства дл  передачи электрических сигналов при малых значени х ЭДС (термометрирование или тензометрирование вращающихс  объектов) в услови х либо высоких значений температуры нагрева вращающегос  объекта в течение длительного времени, либо посто нно действующих знакопеременных с большой частотой изменени  - изгибе вращающегос  образца при испытани х материалов на усталость, механических усили х, вызывающих перемещение (поворот) вращающегос  объекта (в данном случае вала) относительно неподвижного , дл  увеличени  надежности можно оборудовать устройство охлаждающими элементами , например соплом дл  подачи сжатого воздуха;изменить параметры прижимного устройства, наЛример количество, упругость , форму и т.д. пружин; выполнить цилиндрические контактные элементы с разрезами; оборудовать устройство специальными ограничительными упорами по торцовым поверхност м конструкции.

Термоизол ционные втулки, размещенные между цилиндрическими контактными элементами радиального подшипника и объектами , обеспечивают работоспособность устройства в щироком диапазоне скорости изменени  температуры обоих объектов (или одного из них) благодар  наличию термокомпенсационных зазоров.

Применение прижимного устройства, выполненного в виде цилиндрических спиральных пружин, размещенных между термоизол ционными втулками и цилиндрическими контактными элементами, обеспечивает необходимое контактное давление дл  осуществлени  надежных (механической и электрической ) св зей обойм подшипника с обоими объектами.

Кроме того, наличие специальных углублений в термоизол ционных втулках и направл ющих конусов на цилиндрических контактных элементах, а также располржение цилиндрических спиральных пружин прижимного устройства обеспечивают возможность знакопеременною перомощени  олногс; объекта относительно другого как .ю оси вращени  вращающегос  объекта, T;IK и по ос м, перпендикул рным ей в диапазонах, определ емых как размерами, формой, кол1 чеством и упругостью спиральных пружин прижимного устройства, так и размерами всего токопередающего устройства в целом. Использование в качестве радиального подшипника качени  шарикового многор дного подщипника увеличивает количество

степеней свободы устройства, что обеспечивает возможность его применени  в услови х , допускающих изменение взаимного положени  одного объекта от.носительно другого (поворота) вокруг осей, перпендикул рных оси вращени  вращающегос  объекта, при одновременном сохранении достаточной суммарной площади электрического контакта поверхностей беговых дорожек обойм шарикоподшипника с поверхност ми тел качени  (шариками).

Следствием всего вышеперечисленного  вл етс  повышение надежности в широком диапазоне скорости изменени  температуры обоих объектов, увеличение количества степеней свободы конструкции при одновременном расширении области применени  токопередающего устройства. Побочным эффектом  вл етс  обеспечение стабильности условий передачи электрических сигналов при малых значени х ЭДС в щироком диапазоне скоростей вращени  при одновременном увеличении надежности и уменьшении стоимости (отпадает необходимость в позолоте ) конструкции токопередающего устройства . ,

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  передачи электрических сигналов от вращающегос  объекта на неподвижный , содержащее радиальный подшипник качени , механически св занным своими обойма.ми с этими объектами и электрически св занный обоймами с объектами через цилиндрические контактные элементы , отделенные от объектов изол ционными втулками, отличающеес  тем, что, с целью

   повыщени  надежности работы устройства в щироком диапазоне скоростей изменени  температуры обоих объектов за счет увеличени  количества степеней свободы конструкции при одновременном расширении области

   применени , оно снабжено прижимным элементом в виде цилиндрических спиральных пружин, которые размещены между направл ющими конусами, которые выполнены на цилиндрических контактных элементах, и изол ционными втулками, которые вы полйены из термоустойчивого материала, снабжены термокомпенсационными зазорами по образующей поверхности и имеют углублени  дл  фиксации пружин прижимного

   элемента, а радиальный подшипник качени  выполнен шариковым многор дным.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 355703, кл. Н 01 R, 39/00, 1968.
2. 2 Авторское свидетельство СССР № 485518, кл. Н 01 R 39/28, 1973.
3. 3. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2868665/24-07, кл. Н 01 R 39/00, 1980 (прототип).

   S 13 12 fo 1 г 4 6 7

   I I .1 11 I